基于碳足跡的廚余垃圾資源化技術生命周期評價-郭含文（24頁）.pdf

1、基于碳足跡的廚余垃圾資源化技術生命周期評價中國城市建設研究院有限公司郭含文 博士2碳中和、碳達峰背景 中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現碳中和。落實2030年應對氣候變化國家自主貢獻目標，制定2030年前碳排放達峰行動方案，完善能源消費總量和強度雙控制度，重點控制化石能源消費。實施以碳強度控制為主、碳排放總量控制為輔的制度。加大甲烷、氫氟碳化物、全氟化碳等其他溫室氣體控制力度。提升生態系統碳匯能力。碳中和、碳達峰固體廢物處理技術各種固體廢物處理技術各種碳排放源碳排放源的的清查清查、收集收集及及數據量化數據量化等關

2、鍵行動亟待加強等關鍵行動亟待加強3 是用于評估與某一產品（或服務）相關的環境因素和潛在影響的方法 可以進行科學全面的技術評估與比選，并開展有針對性的固廢系統全過程管理生命周期評價（Life cycle assessment）生命周期評價及功能比較和評估的功能 不同管理策略的對比廚余垃圾分類收集處理、焚燒填埋技術系統的對比分析 不同處理技術/環節的環境影響分析焚燒廠熱電回收效率、沼氣泄露、資源產品利用等 不同范圍的環境影響分析單一技術分析、系統綜合研究、技術和系統優化建議4廚余垃圾屬性廚余垃圾 家庭中產生的菜幫菜葉、瓜果皮核、剩菜剩飯、廢棄食物等易腐性垃圾 從事餐飲經營活動的企業和機關、部隊、學

3、校、企業事業等單位集體食堂在食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的食物殘渣、食品加工廢料和廢棄食用油脂 農貿市場、農產品批發市場產品、禽畜內臟等 產生量巨大 成分多元且差異性大 兼具污染與資源屬性5污染屬性含水量高、含水量高、熱值低熱值低導致焚燒導致焚燒過程能量轉化效率低過程能量轉化效率低易腐有機質含量高是填埋場易腐有機質含量高是填埋場惡臭惡臭污染的主要來源污染的主要來源廚余垃圾屬性特征資源屬性（Yang et al.2015）(Biorefinery)6現階段廚余垃圾資源化技術路線（現場調研）廚余垃圾資源化情景有機肥A1沼氣利用A2濕熱水解沼氣利用、有機肥A3濕熱水解沼氣利用、有機肥A4

4、干式厭氧沼氣利用、有機肥A5昆蟲蛋白、有機肥A6有機肥A7廚余垃圾昆蟲轉化好氧堆肥好氧堆肥機器成肥破碎制漿破碎制漿三相分離三相分離濕式厭氧濕式厭氧濕式厭氧填 埋填 埋填 埋填 埋填 埋填 埋焚 燒好氧堆肥7現階段廚余垃圾資源化技術路線（理論模擬）廚余垃圾資源化情景(Biorefinery)好氧堆肥肥料S1厭氧消化好氧堆肥沼氣、肥料S2生物乙醇厭氧消化好氧堆肥生物乙醇、沼氣、肥料S3生物柴油厭氧消化好氧堆肥生物柴油、沼氣、肥料S4生物柴油生物乙醇厭氧消化好氧堆肥生物柴油、生物乙醇、沼氣、肥料S5昆蟲轉化好氧堆肥蟲體飼料、肥料S6生物柴油昆蟲轉化好氧堆肥生物柴油、蟲體飼料、肥料S7厭氧消化昆蟲轉化

5、好氧堆肥沼氣、蟲體飼料、肥料S8生物柴油厭氧消化昆蟲轉化好氧堆肥生物柴油、沼氣、蟲體飼料、肥料S9廚余垃圾8現階段廚余垃圾資源化技術路線（理論模擬）廚余垃圾資源化情景(Biorefinery)好氧堆肥沼氣、肥料S0厭氧消化好氧堆肥生物甲烷、肥料S1生物乙醇厭氧消化好氧堆肥生物乙醇、沼氣、肥料S2生物柴油厭氧消化好氧堆肥生物柴油、沼氣、肥料S3生物柴油生物乙醇厭氧消化好氧堆肥生物柴油、生物乙醇、沼氣、肥料S4生物柴油厭氧消化沼氣提純好氧堆肥生物柴油、生物甲烷、肥料S5廚余垃圾沼氣提純厭氧消化9生命周期評價評價系統邊界范圍廚余垃圾廚余垃圾資源化體系資源化體系沼氣沼氣肥料肥料生物柴油生物柴油生物乙醇

6、生物乙醇多樣產物多樣產物氣體排放氣體排放沼液排放沼液排放Biogas飼料飼料能源投入能源投入物料添加物料添加資源產品替代及利用資源產品替代及利用100t10生命周期評價需要的數據類型技術類別技術類別數據詳情數據詳情廚余垃圾理化特性廚余垃圾理化特性含水率、碳、氮含量、糖、油脂含量等處理技術參數處理技術參數厭氧消化產沼能力生物乙醇轉化效率昆蟲轉化效率生物柴油轉化效率堆肥氣體排放焚燒/填埋處置沼氣泄露煙氣/填埋氣利用等投入相關投入相關能源類型及結構、能源消耗、添加物料等產出相關產出相關氣體排放、物質產出、能源產出等11生命周期評價建模模型Environmental Assessment System

7、 for Environmental TECHnologies,v3.1生物柴油轉化過程生物柴油轉化過程生物乙醇轉化過程生物乙醇轉化過程厭氧消化厭氧消化好氧堆肥好氧堆肥油脂分離油脂分離酯交換酯交換反應效率反應效率酶酶添加量添加量甲醇甲醇添加量添加量能源能源消耗量消耗量生物柴油生物柴油使用過程使用過程柴油柴油替代過程替代過程酶酶添加量添加量糖化水解過程糖化水解過程能源消耗量能源消耗量固液分離固液分離乙醇發酵過程乙醇發酵過程能源消耗量能源消耗量乙醇提純過程乙醇提純過程能源消耗量能源消耗量生物乙醇生物乙醇使用過程使用過程汽油汽油替代過程替代過程沼氣泄露沼氣泄露電熱聯產電熱聯產固液分離固液分離氣體排放

8、氣體排放有機肥有機肥利用過程利用過程替代化肥替代化肥能源消耗能源消耗12物質流分析13物質流分析分別開展基于分別開展基于總質量總質量、干物質干物質、碳元素碳元素及及氮元素氮元素的物質流分析的物質流分析以生物柴油轉化以生物柴油轉化+生物乙醇轉化生物乙醇轉化+厭氧消化厭氧消化+好氧堆肥體系好氧堆肥體系碳元素流碳元素流為例，濕重為例，濕重100噸餐噸餐廚垃圾含廚垃圾含9.46噸初始碳，噸初始碳，6.57噸以資源產品形式產出，資源產出率為噸以資源產品形式產出，資源產出率為68%，氣態排放率，氣態排放率為為29%，液態排放率為，液態排放率為3%?；谖镔|平衡的元素流14物質流分析以生物柴油轉化以生物柴油

9、轉化+昆蟲轉化昆蟲轉化+好氧堆肥體系好氧堆肥體系碳元素流碳元素流為例，濕基為例，濕基100t餐廚垃圾含有餐廚垃圾含有9.46t碳，碳，4.83噸以資源產品形式產出，資源產出率為噸以資源產品形式產出，資源產出率為51%，氣態排放，氣態排放(污染污染)率為率為49%?；谖镔|平衡的元素流15物質流分析基于物質平衡的產物分配特征總質量總質量干物質干物質碳元素碳元素氮元素氮元素16溫室效應定量評估能耗與溫室效應之間的關系S1：生物甲烷；：生物甲烷；S2：生物乙醇：生物乙醇+沼氣；沼氣；S3：生物柴油：生物柴油+沼氣沼氣S4：生物柴油：生物柴油+生物乙醇生物乙醇+沼氣；沼氣；S5：生物柴油：生物柴油+生

10、物甲烷生物甲烷17溫室效應定量評估溫室效應潛能 溫室效應潛能在溫室效應潛能在-169 74 kg CO2-eq/t FW之間之間 資源產品生產過程資源產品生產過程的能耗是環境負荷主要的能耗是環境負荷主要貢獻者貢獻者 沼氣、生物柴油、生物乙醇等沼氣、生物柴油、生物乙醇等能源產物的能源產物的利用利用可實現較大的污染減排可實現較大的污染減排18溫室效應定量評估敏感參數識別產物利用環節相關產物利用環節相關生產過程效率相關生產過程效率相關生產過程能耗相關生產過程能耗相關沼氣發電效率厭氧消化產甲烷潛力蟲體干燥過程能源消耗乙醇對汽油的替代率生物柴油轉化效率蟲糞分離過程能源消耗生物柴油對柴油的替代率昆蟲對飼料

11、的替代率肥料對化肥的替代率當參數發生變化時，若結果的波動大于參數的波動，則為敏感參數當參數發生變化時，若結果的波動大于參數的波動，則為敏感參數產物利用環節產物利用環節相關參數的相關參數的重要性高于生產過程環節重要性高于生產過程環節目標產物應得到妥善的利目標產物應得到妥善的利用，產物能不能被利用，用，產物能不能被利用，或是以哪種形式被利用，或是以哪種形式被利用，都會對整個系統的環境效都會對整個系統的環境效益產生較大影響。益產生較大影響。19溫室效應定量評估體系優化生物乙醇轉化技術生物乙醇轉化技術生物乙醇轉化技術僅在碳水化合物的含量生物乙醇轉化技術僅在碳水化合物的含量（濕基）大于（濕基）大于11.

12、7%時，會顯示出較為明顯時，會顯示出較為明顯的減排優勢的減排優勢臨界點臨界點11.74.2190.17黑水虻昆蟲轉化技術黑水虻昆蟲轉化技術蟲體干燥過程能耗蟲體干燥過程能耗 kWh/kg當黑水虻蟲體干燥過程能耗降低至當黑水虻蟲體干燥過程能耗降低至0.17kWh/kg時，溫室效應由負荷變為減時，溫室效應由負荷變為減排，實現體系優化排，實現體系優化在保障產品出路的前提下，才能實現應用優勢在保障產品出路的前提下，才能實現應用優勢20溫室效應定量評估體系優化不應只關注某一環節效率不應只關注某一環節效率的提升，而應以整體的可的提升，而應以整體的可持續性提升為目的持續性提升為目的加重溫室效應負荷加重溫室效應

13、負荷蟲體干燥常規能耗蟲體干燥常規能耗無蟲體干燥環節無蟲體干燥環節實現溫室效應減排實現溫室效應減排蟲體分離效率蟲體分離效率%超低排放超低排放低碳排放低碳排放21建議與局限在進行環境影響評價時，不應只關注某一環節效率的提升，而應以整體在進行環境影響評價時，不應只關注某一環節效率的提升，而應以整體的可持續性提升為目的的可持續性提升為目的僅考慮環境效益而忽略經濟效益，結果具有較大的局限性，因此耦聯環僅考慮環境效益而忽略經濟效益，結果具有較大的局限性，因此耦聯環境、經濟、能源及社會等多方面，開展綜合效益評估境、經濟、能源及社會等多方面，開展綜合效益評估資源化產品需得到妥善的利用，產物被利用情況會對整個系

14、統的環境效資源化產品需得到妥善的利用，產物被利用情況會對整個系統的環境效益產生較大影響益產生較大影響22致謝Thomas H.Christensen丹麥科技大學丹麥科技大學Anders Damgaard丹麥科技大學丹麥科技大學趙巖趙巖 副教授副教授北京師范大學北京師范大學陸文靜陸文靜 副教授副教授清華大學清華大學王洪濤王洪濤 教授教授清華大學清華大學23發展劉建國劉建國 教授教授清華大學環境學院清華大學環境學院聶小琴聶小琴 教授級高工教授級高工中國城市建設研究院中國城市建設研究院有限公司有限公司分類投放分類投放分類收集分類收集分類運輸分類運輸分類處理分類處理垃圾分類垃圾分類精細化管理精細化管理全鏈條全鏈條生命周期生命周期可持續性評估可持續性評估物質分配物質分配社會效益社會效益經濟效益經濟效益能源效益能源效益環境效益環境效益中國城市建設研究院有限公司城鄉生態文明研究院固廢與土壤環境研究中心謝謝關注，歡迎交流郭含文Tel：17610139893Email：